專利名稱：用于控制連續時間線性均衡器的方法和設備的制作方法
用于控制連續時間線性均衡器的方法和設備
背景技術：
在許多電子應用中，數據需要在有限帶寬信道上以高速傳輸。例如，數據存儲系統、服務器、數據通信系統和數字視頻系統都需要在有限帶寬信道上提供高速串行鏈接。這可以由在“遠程通信信道”或“通信鏈路”的一端設置發送器以及在其另一端設置接收器來實現。在遠程通信中，符號間干擾(inter-symbol interference, ISI)是信號失真的一種形式，其中傳輸的符號干擾隨后傳輸的符號。這是不想要的現象，因為在前的符號具有與噪聲類似的效果，從而使得通信信道不那么可靠。即，ISI的存在可以在接收器的輸出端引入誤差。因此，在遠程通信系統的設計中，目標是最小化ISI的影響，從而以盡可能低的誤差率，例如以最好的信噪比(SNR)，傳輸數字數據到其目的地。對抗符號間干擾的方式包括， 例如，自適應均衡技術。例如，可以在通信鏈路中使用連續時間線性均衡器(CTLE)，以補償引起ISI的信道頻率相關的損耗。調整CTLE的均衡參數來最小化ISI以及CTLE的輸出的抖動。這種調整典型地是對每個信道進行手動設置，并且易受環境、零件到零件以及信道制造差異性的影響。存在用于包括時鐘和數據恢復電路的實現的自動調整CTLE均衡參數的方法。 例如，在"Electrical signal processing techniques in long-haul fiber optic systems, "Winters, J. H. & Gitlin, R. D. , AT&T Bell Lab. , IEEE Transactions on Communications, S印t. 1990中描述的電路。這些電路恢復鎖相到輸入信號的時鐘。利用恢復的時鐘，可以在輸出“眼”的中心測量輸出“眼”的品質，以優化CTLE均衡參數。存在平衡輸出波形的高頻和低頻含量的模擬方法。這些模擬方法不直接測量輸出眼的品質。例如，由加利福利亞州桑尼維爾市的馬克西姆綜合產品公司(Maxim Integrated Products)銷售的MAX3805型自適應接收均衡器是一種連續時間線性均衡器(“CTLE”)，其使用頻域模擬技術來減小ISI的影響。通過另一范例的方式，Dong Hun Shin,Ji Eun Jang, Frank 0’ Mahony 禾口 C. Patrick Yue 的論文“1—mW 12—Gb/s Continuous-Time Adaptive Passive Equalizer in 90-nm CMOS”，CICC，2009 描述了一種也減小 ISI 的影響的連續時間線性均衡器(“CTLE”)。以上引用的兩篇參考文獻均測量兩個頻帶中的能量并且控制CTLE的均衡以便以期望的數據率為隨機不歸零(“NRZ”)數據模式匹配期望的能量分布。隨著由適當控制 CTLE的均衡而產生的SNR的隨后增大，ISI減小了。盡管這些參考文獻中描述的設備對于它們意圖的應用運行良好，但是在一些情況下它們也展現出某些缺點。例如，這些現有的設備易受模擬濾波器的精度、偏置和產品差異性的影響。此外，這些現有的設備需要事先知道串行數據率和傳輸符號能量的期望分布。另夕卜，使用鎖相環(PPL)來從傳輸恢復時鐘的現有設備消耗了大量額外的功率。通過閱讀以下描述以及研究附圖中的數個圖，現有技術的這些以及其它限制對本領域技術人員來說會變得明顯。

發明內容
通過一個非限制性范例，一種用于控制連續時間線性均衡器的方法，包括(a)產生存在于連續時間線性均衡器的輸出端的信號的電壓直方圖；(b)產生所述電壓直方圖的品質因子；(c)將所述品質因子與在前品質因子進行比較；(d)在所述品質因子小于所述在前品質因子時，減小所述連續時間線性均衡器的均衡，且在所述品質因子大于所述在前品質因子時，增大所述連續時間線性均衡器的所述均衡；以及(e)重復動作(a)到(d)。通過另一非限制性范例，一種用于控制連續時間線性均衡器的設備，包括信號輸入端；均衡控制輸出端；電壓直方圖信號發生器，其響應于所述信號輸入端的信號且用于產生電壓直方圖信號；品質因子信號發生器，其響應于所述電壓直方圖信號且用于產生品質因子信號；以及均衡控制信號發生器，其響應于所述品質因子信號且用于在所述均衡控制輸出端產生均衡控制信號。通過另一非限制性范例，一種連續時間線性均衡器電路，包括連續時間線性均衡器，其具有信號輸入端、信號輸出端以及均衡控制輸入端；以及控制器，其具有耦合到所述連續時間線性均衡器的所述信號輸出端的信號輸入端和耦合到所述連續時間線性均衡器的所述均衡控制輸入端的均衡控制輸出端。在進一步的非限制性范例中，所述控制器包括 電壓直方圖發生器，其響應于所述信號輸入端且用于產生電壓直方圖信號；品質因子發生器，其響應于所述電壓直方圖且用于產生品質因子信號；以及均衡控制信號發生器，其響應于所述品質因子信號且用于在所述均衡控制輸出端產生均衡控制信號。通過另一非限制性范例，一種用于控制連續時間線性均衡器的設備，包括用于產生輸入信號的電壓直方圖的裝置；用于產生所述電壓直方圖的品質因子的裝置；以及用于至少部分地基于所述品質因子，產生用于連續時間線性均衡器的均衡控制信號的裝置。通過閱讀以下描述以及研究附圖中的數個圖，于此公開的這些和其它實施例和優點以及其它特征對于本領域技術人員來說會變得明顯。


現在參照附圖描述數個范例實施例，其中相似的部件采用相似的參考數字。范例實施例意在示例而不是限制本發明。附圖包括以下圖圖1是具有連續時間線性均衡器(CTLE)的自動控制的范例系統的框圖；圖2是用于CTLE的自動控制的范例方法的過程流程圖；圖3是用于CTLE的自動控制的范例數字處理器控制方法的過程流程圖；圖4是用于CTLE的自動控制的范例數字處理器控制設備的框圖；圖5a和5b是示例圖4中的設備的CTLE的范例輸入電壓分布和范例輸出電壓分布的圖示；圖6a和6b是示例圖4中的設備的CTLE的范例輸入眼信號和范例輸出眼信號的圖示；并且圖7是用于CTLE的自動控制的范例模擬控制設備的框圖。
具體實施方式
圖1是包括連續時間線性均衡器(CTLE) 12和控制器14的連續時間線性均衡器電路10的框圖。在此框圖中，CTLE具有信號輸入端16、信號輸出端18和均衡控制輸入端20。 在此范例中，信號RX施加到信號輸入端16且在信號輸出端18產生信號TX。控制器14具有耦合到CTLE的信號輸出端18的信號輸入端22以及耦合到CTLE的均衡控制輸入端20 的均衡控制輸出端M。控制器14可作為模擬電路、數字電路或者模擬和數字電路的組合實現。此外，控制器14可以包括被設計為執行存儲在例如ROM、PROM、EEPROM等的非易失性存儲器中的代碼段的數字處理器。用于此處的“信號”本質上可以是模擬的或是數字的。在實施例中，不管控制器14由硬件還是由硬件/固件實現，都用范例的方式描述不是限制，控制器14實現如圖2所述的過程。在圖2中，用于控制CTLE 12的過程25由操作沈和28開始，初始化控制器14。 如本領域技術人員會明白的，這經常發生在系統的第一次加電并包括重置寄存器、初始化變量等，尤其是對于控制器14的數字實現。接下來，在操作30中，產生存在于信號輸入端 22的信號TX的電壓直方圖。如隨后將更詳細地討論的，在此范例中，電壓直方圖由開窗技術產生。然后，在操作32中，根據為當前和以后的使用而存儲的電壓直方圖產生“品質因子”或者“性能指標”。框34用于確定當前品質因子是否比在前品質因子好，如果是，則以與已調整的均衡相同方向來調整均衡。如果當前品質因子更差，則調整的方向反向。在此非限制性的范例中，在操作35中，將當前品質因子與在前品質因子(例如，先前存儲的品質因子)相比較。如果當前品質因子小于在前品質因子，則操作36減小均衡控制信號，并且如果當前品質因子大于或等于(在此范例中)在前品質因子，則操作38增大均衡控制信號。過程25循環回到操作30來重復所述過程。圖3是用于控制連續時間線性均衡器的計算機實現過程的流程圖。“計算機實現過程”通常意指在例如微控制器、微處理器等的鐘控數字處理器(“數字處理器”)上執行代碼段來進行所述過程，所述代碼段例如是存儲在非暫時性以及優選是非易失性的計算機可讀介質或者如ROM、PROM、EPR0M、EEPR0M、閃存等的“固件”中的程序指令。“數字處理器” 也可以包括例如在傳統意義上不執行代碼段的鐘控狀態機的硬件實現。在圖3的非限制的范例中，所述過程由包括鐘控數字處理器的集成電路和包括代碼段的固件實現。在圖3中，用于控制連續線性均衡器的過程25’開始于沈’，并且，在操作28’中初始化控制回路(例如變量Kagc、Equ、dEqu、dKagc)。在此非限制性范例中，Kagc為自動增益控制值，Equ為均衡值，dEqu為均衡控制級，以及dKagc為增益控制級。接下來，框30’產生電壓直方圖。在操作40中，計算CTLE輸出Vk的統計電壓分布。然后，在此非限制性范例中，在操作42中施加時間濾波器，例如Vfk = Vk*h(t)。然后， 在操作44中，由Vpkpk = max (Vfk) -min (Vfk)計算Vk的最大振幅(例如峰值到峰值電壓振幅)。然后，在判斷操作46中確定Vpkpk是否大于Vmax，并且如果是，則在操作48中變量 Kagc遞減dKagc，例如CTLE的增益減小且在操作40中重新計算統計電壓分布。如果Vpkpk 小于Vmax，則接著在操作50中確定Vpkpk是否小于Vmin。如果是，則Kagc遞增dKagc，例如CTLE的增益增大且在操作40中重新計算統計電壓分布。如果Vmin < Vpkpk < Vmax,貝丨J 直方圖在適當數值范圍內并且框30’的過程完成。框32’產生性能指標沖。在此非限制性范例中，操作M計算當前性能指標1 (亦稱“品質因子”)。操作56確定計算的Pk是否大于最小值Pmin，如果否，則在操作58中Equ 遞增dEqu并且過程控制返回到操作40。如果品質因子低于預定的最小值，則這是自動增大均衡。如果Pk超過Pmin，于是在操作60中對Pk進行濾波。在此范例中，利用N個在前存儲的Pk值對Pk(當前品質因子)進行濾波，經濾波的Pk值為Pfk = {Pk，Pk-l，Pk-2，...， Pk-N}*Hk。存儲當前經濾波的品質因子Pfk用于將來使用。基于由操作62確定的Pfk是否大于Pfk-I，框34，增大或減小均衡信號。如果是， 則在操作64中，均衡信號的改變dEqu在正確的方向移動并且Equ遞增dEqu。如果dEqu在錯誤的方向移動均衡信號(例如品質因子減小)，則在操作66中，dEqu的正負號反向并且 Equ遞增新的dEqu。然后過程控制返回到操作40。圖4是CTLE電路68的框圖，以非限制性范例的方式提出，CTLE電路68包括CTLE 12’和控制器14’。在此范例中，CTLE同時具有均衡控制輸入端20和增益控制輸入端70。 控制器14包括數字處理器72，在此范例中，數字處理器72運行具有代碼段的固件74以實現電壓直方圖發生器76、品質因子發生器78和均衡控制信號發生器80。當然，電壓直方圖發生器、品質因子發生器和均衡控制信號發生器可以用例如使用模擬、數字和混合電子電路的其它方式實現，圖4的范例只是一個非限制性范例。在此范例中，控制器14’也包括數模轉換器(DAC)、加法器90、比較器92和94、觸發器96和98、以及擴頻局部時鐘源100。在操作中，控制器14’的信號輸入端102耦合到CTLE的信號輸出端18。信號輸入端102分別耦合到正和負輸入端或者比較器92和94。DAC 82施加閾值電壓Vth到比較器92的負輸入端以及加法器90。DAC 84施加閾值分辨電壓dV到加法器90。加法器90的輸出為Vth+dV，其被施加到比較器94的正輸入端。比較器92的輸出施加到觸發器96的 D輸入端，且比較器94的輸出施加到觸發器98的D輸入端。觸發器96和98均由局部時鐘源100鐘控。觸發器96的Q輸出指示是否TX > Vth,且指示的觸發器98的Q輸出是TX < Vth+dV。如同局部時鐘源100，觸發器96和98的Q輸出耦合到數字處理器72。在此非限制性范例中，數字處理器72執行存儲在固件74中的代碼段來計算發生器76中的電壓分布、發生器78中的性能指標(“品質因子”)以及控制信號發生器80中的控制信號來例如實現圖3中的過程25’。DAC 86和88分別將數字處理器72的數字輸出信號轉換為Equ和Kagc控制信號。發生器78分別用數字信號Vth[N:0]和dV[N:0]來控制 DAC 82 禾口 84。在此非限制性范例中，局部時鐘源100設計為不變成與信號輸入端102的信號鎖相。在此范例中，這通過提供例如示例的鋸齒的擴頻時鐘信號來防止與輸入信號鎖相而實現。下面的表格1提供上述數字處理器72的數字性能指標的概要。表格 1數字性能指標
權利要求
1.一種用于控制連續時間線性均衡器的方法，包括(a)產生存在于連續時間線性均衡器的輸出端的信號的電壓直方圖；(b)產生所述電壓直方圖的品質因子；(c)將所述品質因子與在前品質因子進行比較；(d)在所述品質因子小于所述在前品質因子時，減小所述連續時間線性均衡器的均衡， 且在所述品質因子大于所述在前品質因子時，增大所述連續時間線性均衡器的所述均衡； 以及(e)重復動作(a)到(d)。
2.如權利要求1所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，還包括在所述品質因子等于所述在前品質因子時，增大所述連續時間線性均衡器的所述均衡。
3.如權利要求1所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，連續地重復動作 (a)到(d)。
4.如權利要求3所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，產生電壓直方圖還包括調整所述連續時間線性均衡器的增益。
5.如權利要求4所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，在所述電壓直方圖的參數超過最大值時，減小所述增益，且在所述電壓直方圖的參數小于最小值時，增大所述增益。
6.如權利要求3所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，存儲所述品質因子以用作在前品質因子。
7.如權利要求6所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，所述電壓直方圖由數字處理器產生。
8.如權利要求7所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，所述品質因子由所述數字處理器產生。
9.如權利要求8所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，所述品質因子與所述在前品質因子的所述比較由所述數字處理器完成。
10.如權利要求6所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，所述電壓直方圖由第一多個電子部件產生。
11.如權利要求7所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，所述品質因子由第二多個電子部件產生。
12.如權利要求8所述的用于控制連續時間線性均衡器的方法，其中，所述品質因子與所述在前品質因子的所述比較由第三多個電子部件完成。
13.一種用于控制連續時間線性均衡器的設備，包括 信號輸入端；均衡控制輸出端；電壓直方圖信號發生器，其響應于所述信號輸入端的信號且用于產生電壓直方圖信號；品質因子信號發生器，其響應于所述電壓直方圖信號且用于產生品質因子信號；以及均衡控制信號發生器，其響應于所述品質因子信號且用于在所述均衡控制輸出端產生均衡控制信號。
14.如權利要求13所述的用于控制連續時間線性均衡器的設備，還包括增益控制輸出端；以及增益控制信號發生器，其響應于所述電壓直方圖信號且用于在所述增益控制輸出端產生增益控制信號。
15.如權利要求14所述的用于控制連續時間線性均衡器的設備，其中，所述電壓直方圖信號發生器、所述品質因子信號發生器、所述均衡控制信號發生器以及所述增益控制信號發生器至少部分地在能夠執行存儲在非易失性存儲器中的代碼段的數字處理器上實現。
16.如權利要求15所述的用于控制連續時間線性均衡器的設備，還包括耦合到所述數字處理器的時鐘源，所述時鐘源未鎖相到所述信號輸入端的所述信號。
17.如權利要求14所述的用于控制連續時間線性均衡器的設備，其中，所述電壓直方圖信號發生器、所述品質因子信號發生器、所述均衡控制信號發生器以及所述增益控制信號發生器使用不能夠執行存儲在非易失性存儲器中的代碼段的電子部件來實現。
18.一種連續時間線性均衡器電路，包括連續時間線性均衡器，其具有信號輸入端、信號輸出端以及均衡控制輸入端；以及控制器，其具有耦合到所述連續時間線性均衡器的所述信號輸出端的信號輸入端和耦合到所述連續時間線性均衡器的所述均衡控制輸入端的均衡控制輸出端，所述控制器包括電壓直方圖發生器，其響應于所述信號輸入端且用于產生電壓直方圖信號；品質因子發生器，其響應于所述電壓直方圖且用于產生品質因子信號；以及均衡控制信號發生器，其響應于所述品質因子信號且用于在所述均衡控制輸出端產生均衡控制信號。
19.如權利要求18所述的連續時間線性均衡器電路，其中，所述連續時間線性均衡器還包括增益控制輸入端，并且其中，所述控制器還包括增益控制輸出端和增益控制信號發生器，所述增益控制輸出端耦合到所述連續時間線性均衡器的所述增益控制輸入端，所述增益控制信號發生器響應于所述電壓直方圖信號且用于在所述增益控制輸出端產生增益控制信號。
20.一種用于控制連續時間線性均衡器的設備，包括(a)用于產生輸入信號的電壓直方圖的裝置；(b)用于產生所述電壓直方圖的品質因子的裝置；以及(c)用于至少部分地基于所述品質因子，產生用于連續時間線性均衡器的均衡控制信號的裝置。
21.如權利要求20所述的用于控制連續時間線性均衡器的設備，還包括用于產生用于所述連續時間線性均衡器的增益控制信號的裝置。
全文摘要
一種用于控制連續時間線性均衡器的范例方法，包括產生存在于連續時間線性均衡器的輸出端的信號的電壓直方圖；產生所述電壓直方圖的品質因子；將所述品質因子與在前品質因子進行比較；在所述品質因子小于所述在前品質因子時，減小所述連續時間線性均衡器的均衡，且在所述品質因子大于所述在前品質因子時，增大所述連續時間線性均衡器的所述均衡。
文檔編號H04L25/03GK102480449SQ20111036332
公開日2012年5月30日 申請日期2011年11月16日 優先權日2010年11月19日
發明者K·J·威特 申請人:馬克西姆綜合產品公司